(57)【要約】【課題】  段差を形成する上パンチの作動が安定し、上パンチによる囓りが生じにくく良好な抜き出し性を得ることができる粉末成形方法を提供する。【解決手段】  ダイキャビティ１０ａの内面に成形潤滑剤Ｌを塗布してから、ダイキャビティ１０ａに粉末Ｐを充填し、次いで、充填した粉末Ｐの表面に成形潤滑剤Ｌを散布し、上下のパンチ２０，３０で粉末Ｐを挟み込み、上パンチ２０の上内パンチ２２を粉末Ｐ内に進出させ、上下のパンチ２０，３０で粉末Ｐを予備圧縮する。次に、上パンチ２０をダイ１０から抜き出し、予備圧縮した粉末Ｐの表面に成形潤滑剤Ｌを再度散布した後、上下のパンチ２０，３０で粉末Ｐを圧縮成形する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ内に対して進退する上パンチおよび下パンチを備え、少なくとも前記上パンチは相対的に移動可能な複数のパンチを備えた粉末成形金型を用いて、段付き形状の圧粉体を成形する方法であって、
ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布してから、該ダイキャビティに粉末を充填し、次いで、充填粉末の表面に成形潤滑剤を散布した後、上下のパンチで充填粉末を圧縮成形することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項２】
ダイ内に対して進退する上パンチおよび下パンチを備え、少なくとも前記上パンチは相対的に移動可能な複数のパンチを備えた粉末成形金型を用いて、段付き形状の圧粉体を成形する方法であって、
ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布してから、該ダイキャビティに粉末を充填し、次いで、上下のパンチで充填粉末を予備圧縮し、次いで、上パンチをダイから抜き出して、予備圧縮した充填粉末の表面に成形潤滑剤を散布した後、上下のパンチで充填粉末を圧縮成形することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項３】
ダイ内に対して進退する上パンチおよび下パンチを備え、少なくとも前記上パンチは相対的に移動可能な複数のパンチを備えた粉末成形金型を用いて、段付き形状の圧粉体を成形する方法であって、
ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布してから、該ダイキャビティに粉末を充填し、次いで、充填粉末の表面に成形潤滑剤を散布し、次いで、上下のパンチで充填粉末を予備圧縮し、次いで、上パンチをダイから抜き出して、予備圧縮した充填粉末の表面に成形潤滑剤を再度散布した後、上下のパンチで充填粉末を圧縮成形することを特徴とする粉末成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結製品を製造する際の金型を用いた粉末成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結製品の中には、高さ方向の厚さが異なるいわゆる段付き形状のものがある。このような形状に粉末を圧縮成形する成形装置および成形方法としては、例えば、特許文献１に示されている。該文献に記載の成形金型は、上下のパンチが、それぞれ同軸的に内側と外側とに分割された２個のパンチを備え、内外のパンチが上下方向に相対移動可能な構造となっている。そして、ダイキャビティに充填した粉末を上下のパンチで挟み込み、内外のパンチを上下方向にずらすことにより、充填粉末を成形体の縦断面形状と概略相似形に整えてから、上下のパンチで圧縮成形している。特許文献１では、上パンチの外側パンチはバネで浮動させて進退可能とされているが、内パンチも浮動させる形態の成形装置も存在する。パンチを浮動させる方式は、流体圧を用いることもある。また、成形装置の構造は、ウィズドロアル型や、ダイやコアロッドが固定されてパンチが稼働するもの等があり、通常の機械プレスや油圧式プレス、または各プラテンが数値制御されて稼働するプレス装置等に組み込まれる。
【０００３】
【特許文献１】特公昭５３−１１７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、焼結製品の材料として用いられる粉末は、ステアリン酸亜鉛等の成形潤滑剤を含んでいるが、圧粉磁心のような磁性部品等を製造する場合には、成形潤滑剤の含有は好ましくないとされている。このように成形潤滑剤を含まないか、あるいは成形潤滑剤を微量添加した粉末を、上記従来の成形装置で圧縮成形する場合、良好な圧縮性や抜き出し性を得るために、ダイキャビティの内面に予め成形潤滑剤を塗布してから粉末を充填し、圧縮成形している。成形潤滑剤は、液体に分散させたものを塗布して乾燥させたり、粉末の成形潤滑剤を静電塗布したりして、ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布している。一方、下パンチにおいては、通常、予め成形潤滑剤が塗布されるので、内側および外側のパンチがずれながら上下動しても、それらパンチの嵌合面は潤滑されているため、パンチの作動および圧粉体の抜き出しも比較的円滑になされる。
【０００５】
しかしながら、上パンチにおいては、パンチの作動が不確実になったり、上パンチを圧粉体から抜き出す際に囓りを生じたり、抜き出し抵抗が大きくなったりするという問題がある。特に高密度に成形したい場合では、成形圧力および抜き出し圧力が高くなるので、これらの問題が顕著に現れる。
よって本発明は、段差を形成する上パンチの作動が安定し、上パンチによる囓りが生じにくく良好な抜き出し性を得ることができる粉末成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための第１の方法として、本発明は、ダイ内に対して進退する上パンチおよび下パンチを備え、少なくとも上パンチは相対的に移動可能な複数のパンチを備えた粉末成形金型を用いて、段付き形状の圧粉体を成形する方法であって、ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布してから、該ダイキャビティに粉末を充填し、次いで、充填粉末の表面に成形潤滑剤を散布した後、上下のパンチで充填粉末を圧縮成形することを特徴としている。
【０００７】
また、第２の方法として、ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布してから、該ダイキャビティに粉末を充填し、次いで、上下のパンチで充填粉末を予備圧縮し、次いで、上パンチをダイから抜き出して、予備圧縮した充填粉末の表面に成形潤滑剤を散布した後、上下のパンチで充填粉末を圧縮成形することを特徴としている。
【０００８】
また、第３の方法として、ダイキャビティの内面に成形潤滑剤を塗布してから、該ダイキャビティに粉末を充填し、次いで、充填粉末の表面に成形潤滑剤を散布し、次いで、上下のパンチで充填粉末を予備圧縮し、次いで、上パンチをダイから抜き出して、予備圧縮した充填粉末の表面に成形潤滑剤を再度散布した後、上下のパンチで充填粉末を圧縮成形することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ダイキャビティに充填された粉末の表面または予備圧縮された粉末の表面に成形潤滑剤を散布し、その表面に、上パンチを進出させて上パンチの分割する各パンチを段差が付くように相対移動させると、その過程において、成形潤滑剤が、分割する各パンチの段差に巻き込み等の作用によって付着する。このため、分割する各パンチの嵌合面が成形潤滑剤によって潤滑されるとともに、上パンチと圧粉体との間も潤滑される。その結果、上パンチの作動が安定し、上パンチによる囓りが生じにくく良好な抜き出し性を得ることができ、もって段付き形状の圧粉体を円滑に成形することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１（ａ）は、実施形態の製造方法を実施する上で好適な金型の概略を示しており、図中符号１０は内部に円筒状のダイキャビティ１０ａを有するダイである。このダイ１０の上方には、ダイキャビティ１０ａに対して摺動しながら進退する上パンチ２０が配設され、下方には、同様にダイキャビティ１０ａに摺動しながら進退する下パンチ３０が配設されている。上パンチ２０は、円筒状の上外パンチ２１と、この上外パンチ２１内に摺動可能に嵌合された上内パンチ２２とからなるもので、両パンチ２１，２２は互いに同軸的で、上下方向に相対移動が可能とされている。この金型では、上パンチ２０がダイ１０の上方に退避すると、上パンチ２０のパンチ２１，２２の下端面は面一の状態になるよう設定されている。一方、下パンチ３０も上パンチ２０と同様の構成であり、すなわち、円筒状の下外パンチ３１内に、下内パンチ３２が同軸的、かつ摺動可能に嵌合され、両パンチ３１，３２は上下方向に相対移動する。
【００１１】
上下のパンチ２０，３０の各パンチ２１，２２，３１，３２は、図示せぬプレス装置により作動させられる。また、この金型は成形潤滑剤の静電塗布装置を備えており、符号４０は、該装置を構成する成形潤滑剤の噴射ノズルである。この噴射ノズル４０は、ダイキャビティ１０ａの上方に対して側方から進退するように設けられ、ダイ１０は、静電塗布のためにアースされている。
以下、上記金型によって圧粉体を成形する手順を、本発明の請求項１〜３に基づく製造方法１〜３の順に説明する。
【００１２】
Ａ：製造方法１（請求項１に基づく）
［１］図１（ａ）に示すように、ダイ１０内に下パンチ３０を挿入し、下パンチ３０の下内パンチ３２を下外パンチ３１から突出させる。この場合、下内パンチ３２の突出長さは、成形すべき段付き形状の成形体の底面中央に下内パンチ３２で形成される凹所の深さよりも長く設定する。次に、ダイキャビティ１０ａ内に、噴射ノズル４０からステアリン酸亜鉛等の粉末状の成形潤滑剤（符号Ｌ、多数の点で図示）を適量噴射して、ダイキャビティ１０ａの内面に成形潤滑剤Ｌを静電塗布する。
［２］図１（ｂ）に示すように、ダイキャビティ１０ａ内に成形体の材料である金属粉末Ｐを充填する。
［３］図１（ｃ）に示すように、噴射ノズル４０から、充填した粉末Ｐの表面に成形潤滑剤Ｌを適量散布する。
【００１３】
［４］図１（ｄ）に示すように、各パンチ２１，２２の下端面を面一に揃えた上パンチ２０を下降させて粉末Ｐを上下のパンチ２０，３０で挟み込む。
［５］図１（ｅ）に示すように、上内パンチ２２を下降させて粉末Ｐ内に進出させるとともに、下内パンチ３２を若干下降させる。上下の内パンチ２２，３２の突出長さは、この場合同じで、粉末Ｐの形状を、成形すべき成形体に概ね相似させる。
［６］図１（ｆ）に示すように、上下のパンチ２０，３０をダイ１０内に進出させ、粉末Ｐを圧縮成形する。
［７］図１（ｇ）に示すように、上パンチ２０を上昇させてダイ１０の上方に退避させるとともに、下パンチ３０も上昇させて圧縮した圧粉体Ｐ１をダイ１０外に抜き出し、さらに、下内パンチ３２を下降させて圧粉体Ｐ１から抜き出す。圧粉体Ｐ１は、上面および底面の中央に凹所を有する段付き形状の円柱体で、この後、焼結されて所望の成形体に製造される。
【００１４】
上記製造方法１によれば、［５］の工程で上内パンチ２２を粉末Ｐ内に進出させると、粉末Ｐの表面に散布された成形潤滑剤Ｌの一部が上内パンチ２２の外周面に引き込まれて付着する。このため、［６］の圧縮行程や［７］の抜き出し工程において、上内パンチ２２の動作、すなわち粉末Ｐ内への進出、圧粉体Ｐ１からの抜き出し、あるいは上外パンチ２１との嵌合による摺動といった動作が、成形潤滑剤Ｌによる潤滑作用によって円滑になされる。
【００１５】
Ｂ：製造方法２（請求項２に基づく）
［１］図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、上記製造方法１の工程［１］〜［２］と同じ要領で、ダイ１０内に下パンチ３０を挿入して形成したダイキャビティ１０ａ内に、噴射ノズル４０から成形潤滑剤Ｌを適量噴射して、ダイキャビティ１０ａの内面に成形潤滑剤Ｌを静電塗布し、次いで、ダイキャビティ１０ａ内に粉末Ｐを充填する。
［２］図２（ｃ）に示すように、各パンチ２１，２２の下端面を面一に揃えた上パンチ２０を下降させて粉末Ｐを上下のパンチ２０，３０で挟み込む。
［３］図２（ｄ）に示すように、上内パンチ２２を下降させて粉末Ｐ内に進出させるとともに、下内パンチ３２を若干下降させる。
【００１６】
［４］図２（ｅ）に示すように、上下のパンチ２０，３０をダイ１０内に進出させ、粉末Ｐを予備圧縮する。予備圧縮後の粉末Ｐの密度は、上パンチ２０を粉末Ｐから抜き出しても型崩れしない程度の密度とする。
［５］図２（ｆ）に示すように、上パンチ２０をダイ１０から抜き出し、予備圧縮した粉末Ｐの表面に、噴射ノズル４０から成形潤滑剤Ｌを適量散布する。
［６］図２（ｇ）に示すように、再び上パンチ２０をダイ１０内に下降させ、上下のパンチ２０，３０によって粉末Ｐを圧縮成形する。
［７］図２（ｈ）に示すように、上記製造方法１の工程［７］と同様に、圧粉体Ｐ１を金型から抜き出す。
【００１７】
上記製造方法２によれば、［５］の工程で粉末Ｐを予備圧縮して段付き形状を得ることにより、表面の空孔率は減少するとともに平滑度も高くなるので、その表面に散布される成形潤滑剤Ｌは、粉末Ｐ内に侵入しにくくなる。このため、上内パンチ２２の潤滑に寄与する成形潤滑剤Ｌが増加し、より一層円滑な動作が得られる。
【００１８】
Ｃ：製造方法３（請求項３に基づく）
［１］図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、上記製造方法１の工程［１］〜［５］と同じ要領で、ダイキャビティ１０ａの内面への成形潤滑剤Ｌの塗布、粉末Ｐの充填、粉末Ｐの表面への成形潤滑剤Ｌの散布、上パンチ２０を下降させて上下のパンチ２０，３０による粉末Ｐの挟み込み、上内パンチ２２の粉末Ｐ内への進出、の工程を行う。
［２］図３（ｆ）に示すように、上下のパンチ２０，３０をダイ１０内に進出させ、上記製造方法２の工程［４］と同様に、粉末Ｐを予備圧縮する。
［３］図３（ｇ）に示すように、上記製造方法２の工程［５］と同様に、予備圧縮した粉末Ｐの表面に、噴射ノズル４０から成形潤滑剤Ｌを適量散布する。
［４］図３（ｈ）〜（ｉ）に示すように、上記製造方法２の工程［６］〜［７］と同様に、粉末Ｐの圧縮成形、圧粉体Ｐ１の抜き出しを行う。
【００１９】
上記製造方法３は、製造方法１に製造方法２を組み合わせたもので、上内パンチ２２に対する成形潤滑剤Ｌの潤滑作用が一層効果的になされ、このため、例えば圧縮時の上内パンチ２２の移動量が長くて段差が大きな形状を成形する場合などに、特に有効である。
【００２０】
以上の製造方法１〜３によれば、ダイキャビティ１０ａに充填した粉末Ｐの表面または予備圧縮した粉末Ｐの表面に成形潤滑剤Ｌを散布し、その表面に、上パンチ２０を進出させて上パンチ２０の上内パンチ２２をさらに進出させると、その過程において、成形潤滑剤Ｌが、上パンチ２０の段差、すなわち上内パンチ２２の外周面に引き込まれて付着する。このため、上パンチ２０、特に上内パンチ２２の作動が安定し、上パンチ２０による囓りが生じにくく良好な抜き出し性を得ることができ、もって段付き形状の圧粉体Ｐ１を円滑に成形することができる。
【００２１】
なお、上記実施形態のように上パンチ２０で上端面に段差を有する圧粉体を成形する際、上パンチ２０がダイ１０から上方に退避した状態で、上内パンチ２２が上外パンチ２１から突出していれば、成形潤滑剤Ｌをこれらパンチ２１，２２の下端面および上内パンチ２２の嵌合面すなわち外周面に成形潤滑剤Ｌを塗布することができ、よって圧縮成形を円滑に行うことができる。しかしながら、上記実施形態の金型のように、上方に退避した状態で上パンチ２０の各パンチ２１，２２の下端面が面一になる場合には、上内パンチ２２の外周面に潤滑剤を塗布できない。そこで、本発明のように、充填した粉末Ｐあるいは予備圧縮した後の粉末Ｐの表面に成形潤滑剤Ｌを散布することにより、上内パンチ２２の外周面に成形潤滑剤Ｌを付着させることができ、これによって円滑な成形が可能となるわけである。例えば、鉄粉に樹脂粉末を混合した粉末を１５００〜１７００ＭＰａ程度で圧縮成形して電磁石用の圧粉磁心を成形する場合、従来では連続成形することが困難であったが、本発明の方法によれば円滑な連続成形が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る製造方法１の手順を（ａ）〜（ｇ）の順に示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る製造方法２の手順を（ａ）〜（ｈ）の順に示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る製造方法３の手順を（ａ）〜（ｉ）の順に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０…ダイ、１０ａ…ダイキャビティ、２０…上パンチ、２１…上外パンチ、
２２…上内パンチ、３０…下パンチ、３１…下外パンチ、３２…下内パンチ、
Ｌ…成形潤滑剤、Ｐ…粉末、Ｐ１…圧粉体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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